/ 媒介 /本文援用地点：功率半导体热计划是实现IGBT、碳化硅SiC高功率密度的基本，只有控制功率半导体的热计划基本常识，才干实现准确热计划，进步功率器件的应用率，下降体系本钱，并保障体系的牢靠性。功率器件热计划基本系列文章会比拟体系地讲授热计划基本常识，相干尺度跟工程丈量方式。热容热容 C th 像热阻 R th 一样是一个主要的物理量，它们存在类似的量纲构造。热容跟电容，都是描写贮存才能物理量，平板电容器电容跟热容的对比关联如图所示。平板电容器电容跟热容的对应关联平板的热容电容 C el (单元为 A·s/V )表现电荷 Q 跟电压 U 之间的关联。热容 C th (单元为 J/K )是表现热量 Q th 与温度差 ΔT 之间的关联，如式1所示。换句话说，热容能够被描写为热质变化与温差的比值，即：热量 Q th 能够由比热容 c th 、品质 m 跟温差 ΔT 失掉，即：某一断定资料的比热容 c th 是常数，单元为 J/(kg·K) (见下表)。假如用式(2)取代式(1)中的 ΔQ th ，则热容的关联酿成：资料的比热容c th因为品质 m=ρ·d·A ( d是厚度，A是面积，ρ是密度 )，因而,能够应用资料的比热容 c th 、绝对密度 ρ 跟体积来盘算电力电子器件的热容。热阻抗应用热阻 R th 跟热容 C th ，能够构建一个相似RC低通电路的热模子，能够用瞬态热阻或热阻抗 Z th 表现这种模子，且每一个现实工具都存在热阻跟热容。瞬态热阻抗Z th ,包含平板的热阻R th 跟热容C th上图给出了瞬态热阻抗 Z th ，包含平板的热阻 R th 跟热容 C th 。能够在时域中描写热阻抗 Z th ，即因为热容，温差 ΔT 随时光而变更，有：与电气工程中的时光常数的界说方法相似，热容充斥的时光常数 τ 为：过度过程的时光在0~5 τ ，分辨代表了到达终值0~99.3%的时光。超越5 τ 或许99.3%当前的时光被视作稳态(即热均衡)。这时假设 ΔT max 不再转变，热容不再对热阻抗有任何的影响，如许就能够把热阻抗 Z t h 与热阻 R th 当作雷同的。下图给出了热阻抗 Z th 随时光的变更进程,能够经由过程 ΔT(t) 跟 P th,C 盘算热阻抗,即：热阻抗Z th 与时光的关联在现实器件数据手册中热阻抗 Z th 图X轴是时光。现实器件的热阻抗功率半导体结对壳的瞬态热阻抗 Z thjc 会在数据手册中给出，功率半导体罕见的封装为带铜基板功率模块、不带铜基板的DCB模块跟基于铜框架构造的单管，因为传热通路的资料差别，资料分量体积差别，以是瞬态热阻抗 Z thjc 差别。铜基板模块DCB模块单管铜基板模块铜基板模块很重，重要是有铜基板，EconoDUAL™ 3的铜基板厚度3毫米，这对瞬态热阻抗 Z thjc 起侧重要感化，热量会在DCB两面的铜层跟铜基板的纵向跟横向分散，5 τ 值年夜于2秒（图表摘自FF900R12ME7_B11 900A 1200V半桥模块）。DCB模块：不铜基板的DCB模块轻良多，DCB的覆铜厚度0.25-0.30mm，热容就比带铜基板的模块小良多，热量只会在DCB两面的铜层的纵向跟横向分散，5 τ 值大概为0.4秒（图表摘自FS200R12W3T7_B11 200A 1200V三相桥模块）。单管：单管不DCB板，芯片直接焊在了铜框架上，芯片热量直接加在铜框架上，热能够在铜框架上很好的分散，5 τ 值大概为0.02秒（图表摘自IKY140N120CH7 140A 1200V IGBT单管）。小结本文先容了热容的观点，提出了瞬态的热特征，并对照了差别封装的瞬态热阻，下一篇将具体先容瞬态热丈量。